基于稀疏分解的單通道混合語音分離算法研究.pdf

1、單通道混合語音分離是語音分離研究的重要方向，稀疏分解理論的發(fā)展為解決單通道混合語音分離問題提供了新的思路。正因為如此，本論文主要研究基于稀疏分解的單通道混合語音分離算法。借鑒稀疏分解和隨之發(fā)展起來的壓縮感知的理論成果，通過字典學(xué)習(xí)，構(gòu)造合適的與源語音信號自適應(yīng)的基或字典，在此基礎(chǔ)上，采用l0-范數(shù)優(yōu)化算法，設(shè)計有效的基于稀疏分解的單通道混合語音分離算法和基于壓縮感知的單通道混合語音分離算法，以達(dá)到增強(qiáng)目標(biāo)語音，抑制干擾語音的目的。本論文

2、的主要工作和創(chuàng)新如下：
　　 ①從探討如何構(gòu)造與源語音信號自適應(yīng)的基或字典出發(fā)，提出通過對角化源語音信號自相關(guān)矩陣，構(gòu)造理想準(zhǔn)KLT基，并從理論上證明，任何信號在理想準(zhǔn)KLT基下都具有稀疏性。鑒于在實(shí)際情況下，不一定能獲得確切的理想準(zhǔn)KLT基，提出通過選取合適的模板和計算相應(yīng)的模板匹配系數(shù)，來近似語音信號的自相關(guān)矩陣，再對近似的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解，構(gòu)造兩種實(shí)用的模板匹配準(zhǔn)KLT基一非齊次線性均方估計模板匹配準(zhǔn)KLT基和正交

3、匹配追蹤模板匹配準(zhǔn)KLT基。仿真表明，濁音信號在模板匹配準(zhǔn)KLT基下的特性與在理想準(zhǔn)KIT基下的特性相近。
　　 ②以創(chuàng)新點(diǎn)①為基礎(chǔ)，研究基于準(zhǔn)KLT基的單通道混合語音分離。
　　 a從理論上證明，當(dāng)基函數(shù)滿足一定的條件時，采用l0-范數(shù)優(yōu)化算法，可以實(shí)現(xiàn)單通道混合語音的完美分離，并進(jìn)一步證明理想準(zhǔn)KLT基滿足該條件
　　 b由于實(shí)際語音分離時，源信號未知，故無法獲得理想準(zhǔn)KLT基，提出對上述兩種模板匹配準(zhǔn)KLT

4、基構(gòu)造方法進(jìn)行改進(jìn)，以混合語音信號為已知條件，來構(gòu)造各源語音信號的模板匹配準(zhǔn)KLT基。在此基礎(chǔ)上，提出了兩種實(shí)用的基于模板匹配準(zhǔn)KLT基的單通道混合語音分離算法一基于非齊次線性均方估計模板匹配準(zhǔn)KLT基的分離算法和基于正交匹配追蹤模板匹配準(zhǔn)KLT基的分離算法。仿真表明，該算法的性能優(yōu)于現(xiàn)有的基于獨(dú)立成分分析基的分離算法和采用形分析技術(shù)改進(jìn)后的計算機(jī)場景分析算法。
　　 ③論文將壓縮感知和單通道混合語音分離相聯(lián)系，研究基于壓縮感知

5、的單通道混合語音分離。
　　 a從壓縮感知的視角看待單通道混合語音分離問題，設(shè)計基于壓縮感知和K-SVD的單通道混合語音分離算法。仿真表明，該算法對各類混合語音的分離效果相差不大，性能穩(wěn)定。
　　 b在DCT域設(shè)計基于能量特性的幀間幀內(nèi)自適應(yīng)語音壓縮感知觀測構(gòu)造算法，以進(jìn)一步減少基于壓縮感知的源語音信號的“采樣率”，為研究基于壓縮感知觀測特性的單通道混合語音分離奠定基礎(chǔ)。仿真表明，該算法的性能優(yōu)于貝葉斯壓縮感知算法的性能